JPS6048700A - 圧電型電気音響変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、符号化されたデジタル電気信号を直接にア
ナログ音響信号に変換する電気音響変換器に関する。

最近の電気通信においては可１１！ｕ周波の領域でもＰ
ＣＭ信号が使用されているが、この理由は従来の振巾変
調やアナログ信号に比して雑音による防雪が発生しにく
く、従ってクイナミンクレンンが大きく、低歪みの伝送
ができると言う、！Ｊ（本釣メリットの池に、大容量メ
モリーに記録したり、ビデオや他のデータとの−１本化
によりプロセッサを１すΣつて信号の合成分析をする等
信号処理の面で計り知れないメリットを有するからであ
る。

従来、かかる特徴を石する符号化されたデジタル電気信
号を最終的に音響信号に変換するには電気的なりＡ変換
器によりアナログ電気信号に変換し、これを通常の電気
音響変換２〆で音響信号に変換する方法が一般的であっ
た。しかるにこの方法は高価なりＡ変換器を必要とする
のみならず、変位されたアナログ電気信号の最大値に耐
える出力アンプか必要となり、アンプの容量に比して常
用出力か小さく不経済となったり、非直線歪が増大した
り、クイナミツクレンシが制限される等、デジタル信号
処理の本質的なメリットが減少する欠点かあった。これ
らの欠点を除去するためデンタル電気信号を直接にアナ
ログ音響信号に変換する電気音響変換器が存在する。例
えば特公昭５４−１２０４９においては、１箇の圧７Ｉ
Ｌ素子にビット数だけの電極を設け、この圧電素子を１
箇の振動板に結合した１１″／）造の変換器が開示され
ているか、これらは原理的には動作するが実際的には圧
電素子の分割振動のために正確な信号再現は困％Ｌであ
る。

また別の例として動電型変換器であってヒツト数に等し
い数のボイスコイルを共通の巻枠に巻回し、この巻枠を
１箇の振動板に結合したｊｊ６造のスピーカが存在する
が、この構造のスピーカは入力信号パルスの存在しない
ビットのボイスコイルも−せいに運動するため逆起電力
により能率を低下させたり、多ピント数の隅台コイル数
やコイル重量が増して振動系が過大となりスピーカとし
て実現困難である。

この発明は前記デジタル信号処理のメリットを損なうこ
とな（しかも上述の欠点をすべて除いたデンタル電気信
号をアナログ音響信号に直接変換することが可能な電気
音何度換器に関する。以下第１図ｔａ）、　ｔｂ）　、
　（ｃ）　、　（ｄ）および第２図、第３図、第４図に
より動作原理と構造を詳述する。

第１図ｔａ）　、　ｔｂ）　、　ｔｃ）　、　Ｉｃｅ）
は本願の電気音響変換器で使用される信号の符号化と波
形の対応を示す一例である。第１図（ａｌはアナログ数
とテシクル数の対応を示し、Ｎはヒント数でその最上桁
ビット（ＭＳｆ３）はアナログ信号の極性判別「１］ヒ
ツトである。アナログ値は残りのＮ−１ビツトからなる
２進符号に変換される。夫々のヒツト、例えはＮ　−１
番目ビ°ットはもとのアナログ１直では２Ｎ−２にイ１
」当するがこの対応アナログ値をピッ１−の重みと称す
る。また（ＭＳＢ）は対応するアナログ信号が正ならｌ
を、負ならＯとなる。

第１図ｔｂ＋は、第１図（ａ）で２進符号で表現された
信号をデンタル電気信号としたもので、符号の１は１個
の電気パルスに相当する。図中、１ｂ、１１）′・・は
第１ビツトの電気パルス１．２　ｂ　、　２　ｂ’・・
・は第２ビツトのυＢ電気パルス、（Ｎ−１）ｂ、（Ｎ
−１，）　ｂ’・・・はＮ−１ビツトの電気パルスを、
Ｍｂ、　Ｍ　ｌ）’・・・は（ＭＳＢ）の電気パルスを
夫々表わす１、また点線Ａはアナログ信号、ＡＳ　ｂ　
、　Ａ、Ｓ　ｌ）’・はサンプリング化されｔこ前記ア
ナログ信号である。第１図（ｃｌは本発明の駆動方式を
使用した電気音Ｈ′Ｂ≦変換器に印加されるデジタル電
気信号波形である。これらの信号はＭＳＢ信号により極
性を規定された定振巾パルスにより１′ｒ４成されるデ
ンタル電気信号である。第１図（ｄｉは本発明心気音響
変換器の夫々のヒツトの変換器部分と、振動板部分の合
シ”、Ｉ：された変位の波形を示す。印加される信号パ
ルスが定振１１」であるから各ビットに結合された変換
ｇ＋　ＭＢ分は夫々のビットの重みに比例した変位とな
るような構造の変換器である必要がある。即ち、］、　
ｄ　、　１　ｄ’・は第１ピント対応の変換器一部分の
変位で、この変位を１とすれば、第２ビツト対応の変位
２ｄ、２ｄ’　は大きさ２を、　以下Ｎ−１ビツト対応
の変位（Ｎ−１）ｄ　、　（Ｎ−１）ｄ’・−は−２ 大きさ２　となることが要求される。

これら変換器部分からの変位が合算されて、振力板振幅
に相当するＡｄ、Ａｄ′　となりこれを平均することに
より、振動板からは、も吉のアナログ波形と等しい音響
信号ＡＳｄ　（点線）を放射する。

第２図、第３図において、３１　、３２　、　、、、３
　（Ｎ−１）は（Ｎ−１）箇の圧ｍ　を子であって、各
４幅は相等しく、対応するヒツトの重みに比例した長さ
を有し、それぞれ増幅器の対応するビット。

の出力端子に変位が交互に逆極性となるごとくに電気的
に結合される。

４．４′は相隣れる圧電累子相互を長手方向両端部で結
Ｃする結合・杆で、５は同じ＜Ｊ：ｆ−、型素子相互を
中央部の一点で結合する結合杆である。２は振動板、６
は圧電型菱挨器の基体である。

（Ｎ−１）筒の圧電素子は、１番ビットの圧電素子と２
番ヒツトの圧電素子とは結合、杆４，４′で両端部を、
２番ヒツトの圧電素子と３番ビットの圧電素子とは結合
杆５により中央部を、・・以下順次結合杆４，４′と、
結合杆５とを交互に用いて梯子状に結合され、最終ビッ
ト相当の圧電素子は、（Ｎ−１）が偶数のときは中央部
を、（Ｎ−１）が奇数のときは両端部を、基体６に固着
支持される。

１番ヒツト相当の圧電素子の中央とＩＳには振動板２か
結合される。

」１記構成の圧電型電気音響変換器の各素子に、夫々第
１Ｚ（Ｃ１に示した定電圧の電気信号パルスが谷素子の
変位が交互に逆極性となるごとく印加されると、第４図
に示すごとく圧電素子の変位量は長さに比例するので、
各々の素子は夫々のヒツトの重みに相当した大きさの変
位を生じ、各圧電素子か鵬械的に、且つ、従属的に結合
されているために、振動板２はすべての圧電素子の変位
が加算された反位で振動し、第１図（ｄ）に点線で示し
たアナログ信号Ａｄを再現する。

以上、本発明の圧電型′＃ｄ気音樽変候器は上記のごと
き構造を何しており、各々の圧電素子がヒツトごとに独
立しているので、信号パルスの印加されないビットへの
反作用は少なく、且つ直線性も良好なため原信号に忠実
な再生が可能であり、Ｎビット符号化されたテンタル電
気信号をアナログ音響信号に変換する圧電型電気音響変
換１幾としてＰ　ＣＮｉ−話器、音声合成機器、或はオ
ーディオ、（３）器全般にわたって極めて広範な用途を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌはアナログ値とＮビット２進？〕号制と　
。 の対応を示す図、同ＩＪ　ｔｂｌはサンプリンタ化され
たアナログ信号と、Ｎビット２進符号値とデシクル　“
′電気信号との対応図、同図（Ｃ）は本発明の電気音装
二変換器に印加されるテンタル電気信号の波形図、同図
＋ｃｌ＋は、同図ｔｅｌで表わされる電気信号で９〈動
されたときの本発明電気音響変換器の各ビット対応の素
子の出力音圧と、空間合成された音響（８号としく動作
の説明図である。 ２は振動板、３１，３２．・３（Ｎ−１）は各々圧電素
子、４．４′は圧電素子両端部の結合荘、５は圧電素子
中央部の結合π、６は基体である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 】、極性判別用ビン）ＭＳＢを含むＮビット符号化され
   たデジタル電気信号をアナログ音響信号に変換するため
   の圧電型電気音響変換器油＃存≠社套或において、」二
   記Ｍ　Ｓ　Ｂを除＜（Ｎ−１）ビット符号化された電気
   信号の夫々のビットの重みに対応した長さを有し、幅が
   相等しい（Ｎ−１）箇の圧電素子（３］）、（３２）、
   ・・（３（Ｎ−１））と、前記圧電素子の長手方向両端
   部において素子相互を結合する結合１’Ｔ’（４）　、
   　（４’）と、同しく前記圧電素子の中央部において素
   子、ト１」互を結合する結合−杆（５）と、振動板（２
   ）と、変換器３の基体（６）とからなり、前記（Ｎ−１
   ）個の各圧ｉｔ水素子それぞれ梯子状に、順次結合杆（
   ４）、（４つ又は結合杆（５）を交互に用いて結合され
   、紋、に１級の１番ビット相当の圧電素子（３１）の中
   央には振動板（２）が結合され、最下段（Ｎ−１）ピン
   トの圧電素子（３（Ｎ−１））は両端部、又は中央部で
   基体（６）に結合されている圧電型′心気音響変換器゛
   。